Дирижабль - RU2003596C1

Код документа: RU2003596C1

Чертежи

Описание

треугольника зоне подвешена к несущему каркасу при помощи упругих держателей.

Кроме того, управляющая воздушная камера подвешена к верхним лонжеронам.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показан дирижабль в аксонометрии с частично удаленной оболочкой; на фиг.2 - развертка оболочки дирижабля; на фиг.З и 4 - поперечное сечение несущего каркаса и оболочки по сечению А-А на фиг.2; на фиг.5 - продольное сечение дирижабля в вертикальной плоскости; на фиг.6, 7 и 8 - сечение Б-Б на фиг.5 с различным уровнем заполнения управляющих воздушных камер; на фиг.9 - продольное сечение дирижабля в горизонтальной плоскости; на фиг. 10 - крепление для сегмента оболочки на лонжероне дирижабля; на фиг. 11 - то же, вариант; на фиг. 12 - то же, вариант.

На фиг.1 представлен дирижабль, оболочка которого частично удалена. Внутри дирижабля находятся узлы несущего каркаса . Распределенно по длине дирижабля от носа для кормы установлены шпангоуты, состоящие из поперечин 1, 2 и 3, причем поперечины шпангоутов расположенеы в виде равнобедренных треугольников с направленной вверх вершиной. Соответствующие друг другу угловые точки шпангоутов объединены друг с другом лонжеронами 4, 5 или 6. Тем самым получается треугольная структура несущего каркаса, при которой следующие друг за другом в продольном направлении лонжероны образуют наружный контур поверхности оболочки дирижаб- ля. Четырехугольные поверхности, образованные каждая двумя лонжеронами и двумя поперечинами на отдельном участке , стянуты по диагонали растяжками 7 и тем самым обеспечивают несущему каркасу хорошую прочность. Продольные отрезки 8 несущего каркаса могут иметь по длине дирижабля различную длину.

На фиг.1 показаны еще гондола 9 и хвостовое оперение 10. В новосой части находится упругая воздушная камера 11 первого вида внутри несущего каркаса. Эта воздушная камера в раздвинутом состоянии принимает треугольную форму несущего каркаса, при этом прилегает изнутри к представляющим боковое ограничение четырехугольным поверхностям с их диагональными растяжками 7, Оболочка дирижабля состоит из трех сегментов 12, 13 и 14, которые собираются из узких полос. При этом предварительном изготовлении сегментов может быть обеспечен также необходимый пространственный изгиб с помощью раскроя и соединения полос. Сегменты 12, 13 и 14 дополняются в

каждом поперечном сечении дирижабля до соответствующего кругового периметра в раздвинутом состоянии. Заранее изготовленные отдельные сегменты стыкуются по 5 своим краям, причем, например, сегменты

12и 14 образуют продольный шов 15 оболочки дирижабля (на фиг.1 выделен большей толщиной линии). Соответственно сегменты 12 и

13образуют шов 16, а сегменты 13 и 14 - шов 0 17, которого на фиг.1 не видно.

На фиг.2 представлены три сегмента 12, 13 и 14 оболочки в виде развертки. Каждый из этих сегментов (показано в виде продольных линий) собран из ряда узких полос или

5 лент. Лежащие рядом друг с другом боковые кромки 18 и 19 сегментов 12 и 14 собираются при изготовлении оболочки в шов 15, Такие же швы 16 и V7 получаются путем сытковки боковых кромок 20 и 21 сегментов

0 12 и 13, а также боковых кромок 22 и 23 сегментов 14 и 13. При предварительном изготовлении оболочки шов (здесь рациональнее шов 16)отсается вначале открытым. Изготовленная заранее таким образом обо5 лочка дирижабля и виде целого может натягиваться на несущий каркас, причем шов проходит в продольном направлении соответствующего лонжерона.

8 настоящем примере исполнения изо0 бретения для шпангоутов предусмотрены поперечины 1, 2 и 3 равной длины, поэтому треугольная структура несущего каркаса в поперечном сечении образует равносторонний треугольник. Возможно вместо равно5 стороннего треугольника применить равнобедренный треугольник, при этом только две поперечины будут иметь одинаковую длину. В этом случае сегменты оболочки будут иметь разную ширину.

0 Благодаря этому не причиняется время предварительному, изготовлению или укладке собранных сегментов оболочки. Существенно только то, что шов всегда проходит по лонжерону от носа до кормы.

5 При изготовлении в случае необходимости можно разделить сегменты.

С помощью фиг.З и 4 разъясняется монтаж оболочки дирижабля. Для треугольной структуры несущего каркаса выбрана форма

0 равностороннего треугольника. Поэтому все три сегмента 12, 13 и 14 имеют одинаковую форму и дополняются согласно поперечному сечению А-А на фиг.2 в любом месте поперечного сечения оболочки дири5 жабля до полной окружности в этом месте. На фиг.З показан шпангоут, состоящий из трех поперечин 1, 2 и 3. К углам шпангоута присоединена лонжероны 4,5 и 6. Как видно на фиг.З и 4, при первой операции монтажа шов 15 заранее изготовленной оболочки на-

тягивается под напряжением в продольном направлении над сопряженным лонжероном 4 и фиксируется, Соответствующим образом шов 17 натягивается по лонжерону 6. При этой монтажной операции, однако, сегменты оболочки в своем поперечном сечении остаются ненатянутыми и свободно (рыхло) проходят между лонжеронами вышеупомянутой четырехугольной поверхности . Шов 16 вдоль лонжерона 5 еще остается открытым.

Отдельные участки в виде полос, из которых собраны соответствующие сегменты, также показаны на фиг.З (пунктиром на соответствующих сегментах), при этом полосы могут быть выбраны различной ширины.

Благодаря еще открытому шву 16 обеспечена возможность доступа к внутренней полости несущего каркаса, это может осуществляться после установки узлов и т.д. После окончания асех внутренних работ закрывается в качестве последнего шов 16. Это осуществляется соединением боковых кромок 20 и 21 сегментов 12 и 13 оболочки и закреплением на лонжероне 5.

На фиг.4 представлено сечение несущего каркаса, соответствующего фиг.З, и показаны сегменты 12, 13 и 14 оболочки. При этом оболочка, то есть полость (отсек) несущего газа, полностью наполнена газом и натянута, благодаря чему получается замкнутая круговая форма поперечного сечения дирижабля. Благодаря заполнению оболочки газом достигается для всего дирижабля хорошая жесткость. Благодаря тому, что собранные сегменты 12, 13 и 14 образуют только единственную полость несущего газа , которая находится под внутренним давлением , незначительно превышающим наружное давление, ужесточается все соединение несущего каркаса и, кроме того, несущий каркас разгружается, так как оболочкой воспринимается значительная часть возникающих усилий. Благодаря соединению оболочки дирижабля с несущим каркасом вдоль лонжерона все аэродинамические силы, действующие на оболочку, передаются на несущий каркас. Сама оболочка благодаря этому нагружается только скоростным напором v, внутренним давлением. Все другие нагрузки из-за собственное веса, от тяги двигателя, а также сила, действующая на хвостовое оперение, воспринимаются непосредственно несущим каркасом. Несущий каркас поддерживается нагруженной внутренним давлением оболочкой дирижабля . Гибкие поперечины и лонжероны получают за счет растягивающих и мембранных напряжений в оболочке также преимущественно растягивающую нагрузку, то есть на

существующие напряжения сжатия в поперечинах и лонжеронах накладываются растягивающие напряжения в оболочке, которые благодаря этому ликвидируются

или уменьшаются. Следовательно, во время эксплуатации дирижабля несущий каркас меньше нагружается, поэтому может иметь размеры, обеспечивающие очень небольшой его вес.

0 В вертикальном продольном сечении дирижабля на фиг.5 также обозначены продольные отрезки 8. На наружный пояс лонжерона проходит изогнуто, так достигается оптимальная аэродинамическая форма без

5 нарушающих поток углов, В носовой части и в зоне хвоста дирижабля внутрь треугольной по форме несущей структуры встроены упругие воздушные камеры 11 первого типа, которые отмечены продольной штриховкой.

0 Каждая управляющая воздушная камера имеет устройство, например вентилятор 24, для заполнения, а также регулятор 25, предназначенный для того, чтобы установить оп- ределенное внутреннее давление в

5 управляющих воздушных камерах по отношению к наружному давлению и поддерживать его постоянным. Продольные размеры воздушных камер 11 не обязательно должны быть согласованы с длинами отдельных

0 отрезков 8 дирижабля, а в зависимости от необходимых объемов камер 11 могут быть короче или длинней. Объем воздушных камер 11 преимущественно составляет приблизительно от четверти до трети всего

5 объема дирижабля. При этом управляющие воздушные камеры прилегают к диагональным растяжкам базовых четырехугольников внутри несущего каркаса. В случае необходимости в этих четырехугольниках может

0 быть предумострена сетка 26 в виде подпирающей опоры для управляющих воздушных камер 11. Управляющие воздушные камеры выполнены таким образом, что они в полностью заполненном газом состоянии

5 заполняют свободное поперечное сечение треугольного по форме несущего каркаса. В опорожненном состоянии управляющие воздушные камеры автоматически складываются и укладываются в виде узкого пакета

0 по диагонали растяжки 7 или на находящуюся там оетку. Могут быть предусмотрены у основания воздушных камер известные крепежные элементы, которые предотвращают невольные продольные перемещения воз5 душных камер в несущем каркасе. С помощью этого крепления 27, кроме того, исключается отрыв управляющих воздушных камер 11 от базовых поверхностей.

Положение наполненной управляющей воздушной камеры 11 в-поперечном сечении представлено на фиг,6, Частично опорожненная управляющая воздушная камера 28 показана на фиг.7 и 8.

На фиг.9 показано горизонтальное продольное сечение дирижабля. При этом управляющие воздушные камеры 11 отмечены продольной штриховкой. Сетка 26 показана в виде нижней опорной поверхности для такого рода управляющих воздушных камер . Сами управляющие воздушные камеры полностью введены в несущий газ дирижабля и им окружены.

Кроме управляющих воздушных камер 11 предусмотрены воздушные камеры 29 второго вида, которые расположены в остальных внутренних зонах несущего каркаса аналогично воздушным камерам 11 первого вида. Их положение в опорожненном и сложенном состоянии отмечено на фиг.5 двойной штриховой линией. Если воздушные камеры 11 первого вида необходимы для управления дирижаблем, то воздушные камеры 29 второго вида предусмотрены исключительно для проведения процесса заполнения или опорожнения оболочки для несущего газа. По этой причине воздушные камеры второго вида могут выполняться из легких оболочек, которые в опорожненном состоянеии могут легко складываться и имеют небольшой вес. При этом это может быть, например, легкий пле- ночно-тканевый ламинат (слоистый пластик ).

Для летной эксплуатации считается, что оболочка дирижабля должна наполняться несущим газом для определенной предусмотренной высоты полета, например для высоты 2300 м до 80% общего объема. Каждая из управляющих воздушных камер 11 с помощью отрегулированного по давлению вентилятора 24 и клапана-регулятора давления доводится до избыточного давления приблизительно 5 мбар по отношению к давлению окружающей среды и постоянно поддерживается на этом уровне давления с помощью регулятора 25. При этом управляющие воздушные камеры 11 заполнены приблизительно на 2/3 своего объема. Внутреннее давление управляющих камер 11 через их оболочку передается на объем несущего газа. Таким образом, с помощью управляющих воздушных камер 11 может осуществляться весовой дифферент дирижабля . Например, при перетяжелении на нос дирижабля давдение в передней управляющей воздушной камере 11 уменьшается, благодаря этому эта камера уменьшается, а задняя управляющая воздушная камера увеличивается в объеме.

При летной эксплуатации избыточное давление от 4 до 5 мбар по отношению к давлению окружающей среды сохраняется постоянным. При увеличивгющейся высоте 5 полета расширяется несущий газ в оболочке и вытесняет воздух из управляющих воздушных камер 11. Если при определенной высоте полета управляющие воздушные камеры 11 будут полностью опорожнены, то

0 есть сдавлены, то это означает, что достигнута максимальная высота подъема или высота полета дирижабля. На фиг.6 схематически представлено полное заполнение управляющей воздушной камеры 11

5 на земле. На фиг.7 показано состояние камеры на определенной высоте полета, где благодаря расширению несущего газа управляющая воздушная камера 11 уже сложена до доли 28. Очевидно, что при

0 достижении желательной высоты полета управляющие воздушные камеры 11 полностью опорожнены.

Заполнение дирижабля несущим газом, например гелием, производится по специ5 альной технологии. Смеси гелия с воздухом нужно избегать. Для этой цели необходимы воздушные камеры 29 второго вида. Воздушные камеры 11 и 29 в опорожненном состоянии расположены в сеободной внут0 ренней полости несущего каркаса и зафиксированы против продольного смещения или отрыва от своих опорных поверхностей. Непосредственно после этого полностью заполняются воздухом воздушные камеры

5 11 и 29, так что треугольная поперечном сечении внутренняя полость несущего каркаса полностью заполнена. Затем из оболочки дирижабля, окружающей несущий каркас, отсасывается содержащийся в ней

0 воздух, причем наружная оболочка прилегает к образованным между лонжеронами и поперечинами четырехугольным ограничивающим поверхностям и тем самым снаружи к воздушным камерам 11 и 29. Затем

5 несущий газ подается в оболочку дирижабля , причем воздух из воздушных камер 29 второго вида может вытекать наружу, В заполненном состоянии поэтому только несущий газ без каких-либо загрязнений из

0 воздуха находится в оболочке дирижабля. Воздушные камеры 29 второго вида полностью опорожнены и лежат сложенными на своих четырехугольных опорных поверхностях; дирижабль получает свою окончатель5 ную форму.

На фиг.8 представлено рациональное изменение управляющей воздушной камеры 1t по отношению к показанной на фиг.7. На фиг.7 показано как при мень- шем атмосферном наружном давлении ,

объем в управляющей воздушной камере из- за увеличивающего при этом объема несущего газа уменьшается до меньшего объема 28. При этом оболочка камеры 11 в несущем каркасе опадает аниз к основанию треугольника и неупорядочено укладывается в складки . Для этого чтобы избежать это и осущестпить улорядеченную укладку (согласно фиг,8), управляющая воздушная камера 11 в своей зоне, противолежащей основанию трбгульникз, подвешивается к несущему каркасу с помощью упругого держателя 30. Держатели 30 могут быть выполнены, например, из резинового троса и закреплены на лонжероне 4. При описанмном ранее процессе опорожнения управляющих воздушных камер из-за уменьшающегося атмосферного давления достигается, как показано на фиг.8, упорядоченное складывание оболочки с прохождением по кривой боковых частей оболочки воздушных камер. При этом подвешивание управляющих воздушных камер к несущему каркасу не ограничивается данной формой исполнения, для этого могут применять различные конструктивные узлы и места подвешивания (например, шпангоуты или диагональные распорки в ее верхней зоне). Различными способами также может происходить крепление держателей х управляющим воздушным камерам.

На фиг. 10, 1 и 12 разъясняются некоторые возможности крепления сегментов оболочки к лонжеронам или их соединения друг с другом, s также образование шэоз,

На фиг, 10, показан пример для лонже- рсжз4. Наружный пояс 31 лонжеооиа4 имеет форму плоской планки. Крепление сегмертов (здесь 12 и 14) оболочки происходит с помощью клеящейся пленки 32 и двух соединительных полос 33, между которыми соединяются боковые кромки сегментов 12 и 14 оболочки и образуют шов 15, Вместо клеящей пленки 32 для крепления сегментов оболочки к наружному поясу 31 лонже- оона 4 применимы также другие средства закрепления, напоимер замок с соединением типа репейник. Последнее крепление имеет то преимущество, что легко может быть раскрыто. В любом случае шов 15 остается р. своем продольном направлении туго натянутым, & то орамя как участки сегментов оболочки, присоединенные к нему в окружном направлении оболочки, не натянуты и их натяжение получается только путем заполнения оболочки несущим газом,

Соединение двух сегментов 12 и 14 оболочки происходит с помощью соединительных полос 33, которые также уплотняют шов 15 по всей его длине.

На фиг,11 показан лонжерон 4 в поперечном сечении с плоским наружным поясом 31. Боковые кромки сегментов 12 и 14 стыкуются между соединительными полосами 33 и образуют уплотненный шов 15. 8

отличие от исполнения на фиг.10 к двум сегментам оболочки прикреплены проходящие соответственно в продольном направлении тканевые накладки 34. Эти накладки имеют петлю, чтобы иметь возможность принэйтовать сегменты вдоль лонжерона 4 с помощью крепежного шнура 35, В случае необходимости, как это показано на чертеже , еще может быть предусмотрено соединение внутренней соединительной полосы

33 тканевыми накладками.

На фиг.12 показано раэьемное соединение между граничащими друг с другом сегментами 12 и 14 оболочки, а также с лонжероном 4. В этом случае боковые кромки сегментов 12 и 14 оболочки имеют усиленную шнуром 36 краевую зону, Наружная часть лонжерона 4 вместо плоского наружного пояса 31 снабжена усилением, имеющим для каждого из сегметов 12 и 14

профильную канавку 37 для приема шнура 36. После укладки двух шнуров 36 зажимная планка 38, которая предумострена с соответствующими профильными углублениями и захватывает оба краевых шнура 36, крепится к

усилению 39 лонжерона 4 с помощью разъемного соединения 40, например винтового соединения .

Этот вид крепления сособенно рационален для образования шва 16, который (например , по фиг,3) должен быть закрыт последним при монтаже, а в случае обсул- живания или ремонта за счет легкого разъема обеспечивает особенно простую возможность доступа к внутренним полостям дирижабля.

В случае необходимости для дополнительного уплотнения шва может еще применяться уплотняющая масса 41. Возможна комбинация трех описанных видов крепления , в особенности дополнительное применение с/единенительных полос 33 в последнем виде крепления.

(56) Заявка ФРГ № Р 4018749.7, кл. В 64 В 1/08, опублик. 1990.

Формула изобретения

1. ДИРИЖАБЛЬ, содержащий ряд шпангоутов и установленных между ними лонжеронов закрытого снаружи оболочкой несущего каркаса для создающих подъемную силу ячеек подъемного газа и необходимых для дирижабля конструктивных узлов и управляющие упругие воздушные камеры, при этом разделяющие несущий каркас на продольные участки шппангоуты выполнены из трех поперечин, расположенных в форме равнобедренного треугольника с вершиной, направленной вверх, вершины углов выполнены в виде узловых точек для присоединения лонжеронов к поперечинам, а четырехугольные площадки , образованные в продольных участках и ограниченные двумя поперечинами и двумя лонжеронами, снабжены двумя диагонально проходящими растяжками, отличающийся тем. что оболочка выполнена по меньшей мере из трех проходящих от носа до хвоста и дополняющих друг друга до полной окружности оболочки сегментов , из которых каждые два соседних сегмента соединены друг с другом своими продольными кромками по всей длине дирижабля и закреплены на наружной стороне лонжерона, при этом сегменты все вместе ограничивают полость подъемного газа дирижабля и образуют оболочку, определяющую в заполненном состоянии форму дирижабля, причем управляющие воздушные камеры расположены в передней и задней частях дирижабля и в надутом состоянии заполняют треугольное сечение несущего каркаса и прилегают своими боковыми поверхностями к четырехугольным поверхностям, образованным шпангоутами и лонжеронами, и к их диагональным растяжкам.

2.Дирижабль по п.1, отличающийся тем, что он снабжен дополнительными воздушными камерами второго вида, независимыми от управляющих воздушных камер и расположенными аналогично управляемым воздушным камерам.

3.Дирижабль по пп,1 и 2. отличающийся тем, что оболочка дирижабля образует единственную полость для подъемного газа , проходящую от носа до хвоста.

4.Дирижабль по пп.1 - 3, отличающийся тем, что объем со всех сторон свободно окруженных несущим газом управляющих воздушных камер в заполненном состоянии составляет приблизительно от одной

четверти до одной трети всего объема дирижабля .

5. Дирижабль по пп,1 - 4, отличающий- ся тем, что управляющие воздушные камеры или воздушные камеры второго вида закреплены при помощи держателей на четырехугольных поверхностях, сопряженных с основанием треугольного шпангоута.

6. Дирижабль по п.5. отличающийся

тем, что держатель выполнен в виде сетки, натянутой в четырехугольной площадке. 7. Дирижабль по п.5, отличающийся

тем, что держатели установлены в углах четырехугольной площадки.

8.Дирижабль по пп.1 - 7, отличающийся тем, что он снабжен устройствами для регулировки давления в управляющих воз20 душных камерах.

9.Дирижабль по пп.1 - 8, отличающийся тем, что каждая из управляющих воздушных камер снабжена индивидуальным

устройством регулировки давления. 25

10.Дирижабль по пп.1 - 9, отличающийся тем, что по меньшей мере дез из сегментов оболочки перед монтажом на

0 дирижабль соединены друг с другом по их граничащим одна с другой продольным кромкам.

11.Дирижабль по пп.1 - 10, отличаю- 5 щийся тем, что по меньшей мере одно из

продольных креплений сегментов оболочки выполнено разъемным.

12.Дирижабль по п.11, отличающийся тем, что разъемное крепление сегментов

0 оболочки к лонжерону выполнено при помощи замка типа «репейник.

13.Дирижабль по п.11, отличающийся тем, что сегменты оболочки снабжены расположенными на их продольных кромках устройствами для принайтования к лонжеронам .

14.Дирижабль по п.11, отличающийся тем, что разъемное крепление сегментов

Q оболочки к лонжерону выполнено в виде шнуров, заделанных в продольные кромки сегментов оболочки, и соответствующих профильных углублений для приема усиленной шнуром краевой зоны сегментов

5 оболочки, выполненных в усиленном наружном поясе лонжерона и в прижимной планке, раэъемно соединенной с наружным поясом лонжерона.

15.Дирижабль по пп.12 - 14, отличаю- щийся тем, что продольные швы между

сегментами оболочки снабжены дополнительными уплотнительными средствами.

16. Дирижабль по пп. 1-5, отличающийся тем, что управляющая воздушная камера в своей противолежащей основанию треугольника зоне подвешена к несущему каркасу при помощи упругих держателей,

17. Дирижабль по п.16, отличающийся тем, что управляющая воздушная камера подвешена к верхним лонжеронам,